В EMI Software мы уделяем особое внимание электромагнитным помехам на кабелях.

Почему? Потому что кабели являются центральным элементом большинства сбоев при тестировании на электромагнитные помехи, а кабели могут создавать одни из самых трудноразрешимых проблем с помехами.

Три вещи создают проблемы с кабелями:
1. Кабели имеют электрическую длину
2. Кабели часто передают нежелательную энергию
3. Проводники кабеля могут резонировать

Электрически длинные кабели. Длина большинства электрических кабелей намного превышает длину волны передаваемых ими сигналов. Будучи электрически длинными, они довольно эффективны при передаче электромагнитной энергии в окружающую среду и из нее.

Электрические кабели, к сожалению, являются довольно хорошими антеннами.

Возьмем, к примеру, цифровой сигнал передачи данных частотой 10 МГц. Если его типичное время нарастания/спада составляет 3 наносекунды, то его спектр содержит значительную энергию до более чем 200 МГц (см. рисунки ниже). Кабель длиной 2 метра имеет длину в одну треть длины волны при 200 МГц, что действительно является электрической длиной. Условия подходят для решения проблем с электромагнитными помехами.

Шумовое загрязнение. Высокочастотная энергия на кабелях возникает в схемах, подключенных к кабелям, и/или подключается из окружающей среды.

Синфазный шум, исходящий от схемы, является особенно проблематичным. Даже небольшое количество высокочастотного напряжения на интерфейсных цепях, подключенных по кабелю, способно привести к тому, что кабели будут излучать поля, превышающие допустимые пределы излучения.

Аналогичным образом, поля, создаваемые внешними источниками, могут довольно эффективно соединяться с проводниками кабеля либо во время тестирования на чувствительность к излучению, либо при окончательной установке. Если уровни поля достаточной величины, они могут ухудшить производительность схемы, вызвать сбой или, в крайних случаях, повредить интерфейсные схемы.

Резонанс кабеля. Кабель, который идеально подходит по своему характеристическому сопротивлению на обоих концах и не имеет разрывов импеданса, не будет резонировать. В противном случае так и будет. Проблема в том, что, за исключением коаксиальных кабелей, которые очень тщательно соединены с обоих концов, почти все кабели будут резонировать на определенных частотах. Даже кабели передачи данных хорошего качества, которые заканчиваются с учетом их характеристического сопротивления, будут в некоторой степени резонировать.

Величина резонансов и частота резонансов зависят от многих переменных, включая длину кабеля, полное сопротивление цепи и расстояние от окружающих проводников и корпуса.

Поскольку нецелесообразно прокладывать все кабели в виде коаксиальных линий, резонансы кабелей являются неизбежной реальностью в электронных системах.

Небольшой шум на длинных кабелях вызывает большие проблемы с электромагнитными помехами.

Возьмем, к примеру, схему, приведенную ниже. Он имеет ту же форму волны 10 МГц и тот же спектр, что и показанные выше. Номинально драйвер выдает спектр, который предсказуемо уменьшается с увеличением частоты. Но когда кабель для передачи данных соединяет драйвер и приемник, все меняется.

Поскольку входное сопротивление кабеля непостоянно по его длине и частоте, напряжение на кабеле изменяется в зависимости от частоты и положения на кабеле.

Два графика ниже иллюстрируют, что происходит. На графике слева показан спектр сигнала частотой 10 МГц на конце кабеля драйвера. На графике справа показан его спектр на приемном конце кабеля.

Напряжение на приемнике вдвое (на 6 дБ) превышает напряжение драйвера на частоте 10 МГц из-за несоответствия импеданса. При частоте 50 МГц напряжение на приемнике в 14 раз (на 22,9 дБ) больше, чем на драйвере. Во временной области это соответствует сигналу 2,5 В на частоте 50 МГц! Этого достаточно, чтобы вызвать серьезные проблемы с целостностью сигнала и электромагнитными помехами. На многих частотах напряжение кабеля на приемнике намного больше, чем на драйвере.

Излучение кабеля на этих частотах, вероятно, будет намного выше, чем если бы кабель был надлежащим образом оборван.

На частотах выше примерно 2 ГГц напряжение на приемнике ниже, чем на формирователе, что указывает на то, что границы сигнала уменьшились к тому времени, когда они достигли приемника. Это также может иметь последствия для целостности сигнала, если время передачи сигнала имеет решающее значение.

Это всего лишь один пример того, почему проблемы с электромагнитными помехами, связанные с кабелями, могут быть трудными для понимания и контроля.

Именно поэтому в EMI Software мы уделяем особое внимание электромагнитным помехам на кабелях.

Для получения дополнительной информации смотрите страницы продуктов EMI Analyst и примеры в разделе загрузки по адресу http://www.emisoftware.com /.
Посмотрите видео cable resonance на YouTube по адресу https://youtu.be/DNZgq4G3VJ4 .

Вы должны войти в систему, чтобы оставить комментарий.